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1、2023/3/19,1,环境监测过程的质量保证陈 玲（同济大学）,2023/3/19,2,环境监测的基本概念,定义：环境学科的一个重要分支学科，通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势。环境监测的目的：准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。,概述,2023/3/19,3,环境监测的内容,（1）确定污染物质的浓度、分布现状、发展趋势和速度，以追究污染物的污染途径和污染源，并判断污染物在时间和空间上的分布、迁移、转化和发展规律。（2）确定污染源造成的污染影响，掌握污染物作用于大气、水体、土壤和生态系统的规律
2、性，判断浓度最高和问题潜在最严重的区域所在，以确定控制和防治的对策；评价防治措施的效果。,概述,2023/3/19,4,（3）为研究污染扩散模式，做出新污染源对环境污染影响的预断评价及环境污染的预测预报，提供数据资料。（4）判断环境质量是否合乎国家制定的环境质量标准，定期提出环境质量报告。（5）收集环境本底数据，积累长期监测资料，为研究环境容量、实施总量控制和完善环境管理体系提供基础数据。（6）为保护人类健康、保护环境、合理使用资源、制订和修订各种环境法规、标准等提供依据。,概述,2023/3/19,5,环境监测的功能,监视性监测 监视性监测包括对污染源的监督监测和对环境质量的监测。事故性监测
3、 发生污染事故时进行的应急性监测，以确定引起事故的污染物种类、污染程度、扩散方向及危及范围，为控制污染提供依据；协助判断与仲裁造成事故的原因及采取有效措施以降低和消除事故危害和影响。研究性监测 为研究污染物在环境中的扩散模式、迁移规律和对环境、人体和生物的影响，研究污染治理工艺和技术，以及建立和改进分析方法等而进行的监测。第三方监测：法律性监测？,概述,2023/3/19,6,环境监测的全过程,概述,2023/3/19,7,质量保证基本要求,监测方法及其选择 监测项目的确定 监测点的设置 样品采集与保存 样品预处理 分析测试误差计算和结果表达 质量控制方法,2023/3/19,8,污染物类型变
4、化,粪便污染,1900,1940,1980,2000-,微生物污染 耗氧有机物,SO2、颗粒物光化学烟雾酸雨重金属氮磷富营养化垃圾,温室气体黑碳、气溶胶有机金属污染物持久性有机物污染二次污染、微污染核废料工业危险废弃物,面临全球最严峻、最复杂的环境问题,三代污染物共存阶段,二代污染物共存阶段,第一代污染物阶段,监测方法及其选择,2023/3/19,9,（1）国家标准分析方法（2）统一分析方法（3）等效方法,监测分析方法体系,监测分析方法类型,（1）化学分析（2）仪器分析（3）生物分析 利用植物和动物在污染环境中所产生的各种反应信息（体内浓度、伤害症状、生理生化反应、群落结构和种类变化等）来判断
5、环境质量的方法，综合性反应最直接。,监测方法及其选择,2023/3/19,10,水和废水各类监测分析方法所占比重,监测方法及其选择,2023/3/19,11,对于同一个监测项目，可以选择不同的分析方法，但正确选用监测分析方法，是获得准确测试结果的关键所在。选择分析方法的基本原则：（1）方法灵敏度能满足定量要求；（2）方法比较成熟、准确；（3）操作简便、易于普及；（4）抗干扰能力强；（5）试剂无毒或毒性较小。,监测方法及其选择,2023/3/19,12,受人力、物力和财力的限制，目前我国对环境质量监测和废物排放性标准推行必测项目和选测项目的“双轨制”，选测项目中大多数为有机物测试指标。针对不同监
6、测环境和对象，监测项目的选择首先依据国家标准、地方标准和行业标准。,监测项目的选择,监测项目确定,2023/3/19,13,监测项目选择（依据相应国家标准）,1、水质监测项目地表水（河流、饮用水源地、湖泊、水库等）和地下水工业废水生活污水医院废水2、大气监测项目大气环境质量废气排放源室内空气质量3、固体废弃物监测项目危险废物生活垃圾4、噪声污染监测项目城市区域环境噪声城市交通噪声工业源噪声,监测项目确定,2023/3/19,14,排污总量监测项目与监测方法,我国于2002年12月首次颁布了水污染物排放总量监测技术规范（HJ/T92-2002），于2003年1月1日开始生效。（“双控”概念）实施
7、的水污染物总量控制的监测项目是COD、石油类、氨氮、氰化物、六价铬、汞、铅、镉和砷。(9个指标)相应措施：实施污染物总量控制时必须考虑对流量进行测量，同时建立实时在线监测系统。,COD、SO2于2007年上升为考核国家各级政府节能、减排绩效的“约束性指标”。,监测项目确定,2023/3/19,15,地表水采样点的设置,对流域或水系应布设背景断面、控制断面（若干）和出境断面或入海断面。对行政区域可设背景断面（对水系源头）或入境断面（对国境河流）或对照断面、控制断面（若干）和入海口断面或出境断面。在各控制断面下游，如果河流有足够长度（10km），还应设消减断面。,水监测点的设置,2023/3/19
8、,16,河流监测断面布设,对照断面入境断面,其余均为控制断面,消减断面,水监测点的设置,2023/3/19,17,湖、库监测断面设置,水监测点的设置,2023/3/19,18,采样点位的确定,采样垂线上的采样点数的确定,采样垂线数的确定,水监测点的设置,7m？,2023/3/19,19,采样频次与采样时间,1、河流采样频次和时间的确定长江、黄河干流采样频次每年不得少于12次，每月中旬采样。中小河流采样频次每年不得少于6次，丰、平、枯水期各2次。饮用水源地各级保护区及其水域采样断面采样频次每年不得少于12次，采样时间根据具体要求确定。2、湖泊(水库)采样频率和时间的确定具有向城市供水功能的湖泊(
9、水库)，每月采样一次，全年12次。在河流、湖泊(水库)最枯水位和封冻期，应适当增加采样频次。饮用水源地各级保护区及其水域采样断面采样频次每年不得少于12次，采样时间根据具体要求确定。,水监测点的设置,2023/3/19,20,第一类污染物（汞、镉、砷、铅、六价铬、有机氯化合物、强致癌物质等）：在车间或车间处理设备的废水排放口设置采样点。第二类污染物（悬浮物、硫化物、挥发酚、氰化物、有机磷化合物、石油类、铜、锌、氟、硝基苯类、苯胺类等）：在工厂废水总排放口布设采样点。,工业废水采样点的布设,水监测点的设置,2023/3/19,21,水质比较稳定的废水（污水）的采样按生产周期确定监测频率，生产周期
10、在8h以内的，每2h采样一次；生产周期大于8h的，每4h采集一次；其他污水采集，24h不少于2次。废水污染物浓度和废水流量应同步监测，并尽可能实现同步的连续在线监测。对重点污染源（日排水量100吨以上的企业）每年至少进行4次总量控制监督性监测（一般每个季度一次）；一般污染源（日排水量100吨以下的企业）每年24次（上、下半年各12次）监督性监测。,工业废水采样时间和频次,水监测点的设置,2023/3/19,22,空气质量监测分类,大气环境质量监测气体污染源监测室内空气污染监测,空气监测点的设置,2023/3/19,23,大气和废气监测网点的布设,（1）基本要求 覆盖整个监测区域的高、中、低3种
11、不同污染浓度的地方；在污染比较集中、主导风向比较明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要监测范围，布设较多的点；上风向布设少量点作为对照；工业密集区等污染物超标地区，要适当增设采样点；,空气监测点的设置,2023/3/19,24,采样点周围应开阔，无局地污染源。采样口水平线与周围建筑物高度的夹角应不大于30，并应避开树木及吸附性较强的建筑物。交通密集区的采样点应设在据人行道边缘至少1.5m远处；各采样点的设置条件要尽可能一致或标准化，使获得的监测数据具有可比性；采样高度根据监测目的而定。对人体危害监测时，采样口应在距地面1.5-2m处；对植物与器物影响时，采样口应与基础面有1.5m以上的相对高
12、度，以减少扬尘的影响。特殊地形地区可视实际环境选择采样高度。,大气监测点的设置,2023/3/19,25,（2）布设采样点的原则,大气监测点的设置,2023/3/19,26,功能区法 多用于区域性常规监测。网格法 在监测区域有多个污染源，且污染源分布较均匀；同心圆法 适应于多个污染源构成的污染群，大气污染较集中的地区。扇形法 适应于孤立的高架点源，且主导风向明显的地区。,大气监测点的设置,（3）布点方法,2023/3/19,27,（4）采样点数 通常按城市人口多少设置城市大气地面自动监测站（点）的数目。我国大气环境污染例行监测采样点设置数目,大气监测点的设置,2023/3/19,28,（5）采
13、样时间和频率,采样时间：每次采样从开始到结束所经历的时间。可分为：短期采样 长期采样 间歇性采样采样频率：指一定时间范围内的采样次数 浓度分布-时间特性 时间平均浓度 例如：日平均浓度，每隔24h采样一次,大气监测点的设置,2023/3/19,29,采样时间和采样频率表,大气监测点的设置,2023/3/19,30,样品采集和保存的主要原则是：（1）样品必须具有足够的代表性；（2）样品采集与保存过程中必须不受任何 意外的污染。,样品采集与保存,样品采集与保存,2023/3/19,31,（1）瞬时水样:某一定的时间 某地点（2）混合水样（平均混合水样）：某一时段内 同一采样点 相等时间间隔 采集等
14、体积多个水样的混合样 适用于废水流量较稳定（变化小于20%时）但水体中污染物浓度随时间有变化的废水。,水样采集,水样品采集与保存,2023/3/19,32,（3）综合水样：不同采样点 同时采集 所得到的混合水样（4）等比例混合水样（平均比例混合水样）某一时段内 同一采样点 采集随时间或流量成比例变化的混合水样,水样品采集与保存,2023/3/19,33,水样采集,采样前准备：采样器 盛水器 采样量,水样品采集与保存,采样方法：浅水采样 深层采样 自动采样,2023/3/19,34,水样的运输与保存 水样允许保存的时间与水样的性质、分析指标、溶液的酸度、保存容器和存放温度等多种因素有关。不同类型
15、水样允许的存放时间也有所不同。清洁水样 72小时 轻污染水样48小时 重污染水样12小时 通常，以24小时为最大运输存放时间。,水样品采集与保存,2023/3/19,35,水样主要的保护性措施有：（1）选择合适的保存容器（2）冷藏或冷冻（3）加入保存药剂（4）过滤和离心分离,水样的保存,生物抑制剂 调节pH值 氧化或还原剂,水样品采集与保存,2023/3/19,36,COD BOD DO Hg、Cd、Pb、Cr、Ca、Mg氨氮 氰化物挥发酚 油,常规监测指标的水样保存方法,来源、保存容器、保存方法等。,水样品采集与保存,2023/3/19,37,常用的保存剂的作用和应用范围,水样品采集与保存,
16、2023/3/19,38,消解作用：破坏有机物、溶解颗粒物，并将各种价态的待测元素氧化成单一高价态或转换成易于分解的无机化合物。常用的消解方法有湿式消解法和干灰化法。,1、样品的消解（金属总量测定）,样品预处理,水样品预处理,2023/3/19,39,常用的消解氧化剂有单元酸体系、多元酸体系和碱分解体系。最常使用的单元酸为硝酸。采用多元酸的目的是提高消解温度、加快氧化速度和改善消解效果。（1）硝酸消解法（2）硝酸-硫酸消解法（3）硝酸-高氯酸消解法（4）硝酸-磷酸消解法（5）硝酸-氢氟酸消解法（6）硝酸-高锰酸钾消解法（7）多元消解法（8）干灰化法,硝酸/硫酸混酸消解过程,水样品预处理,202
17、3/3/19,40,2、样品分离与富集（无机物和有机物）,（1）挥发和蒸发浓缩法（2）蒸馏浓缩法（3）溶剂萃取法（4）沉淀分离法（5）吸附分离法,水样品预处理,2023/3/19,41,大气样品采集与保存,大气污染物及其存在形态 已发现有危害而被人注意的就有一百多种，其中大部分是有机物。两种方法进行分类 按形成过程分类 一次污染物 二次污染物 按存在状态分类 分子状态污染物 粒子状态污染物,大气样品采集与保存,2023/3/19,42,直接采样法：被测组分浓度高、分析方法灵敏度高 注射器采样 塑料袋采样 采气管采样 真空瓶采样 浓缩采样法：被测组分浓度低或分析方法灵敏度不够高 溶液吸收法 填充
18、柱吸收法、滤料采样法 低温冷凝法 自然积累法,大气样品采集与保存,大气样品采集与保存,2023/3/19,43,专用采样装置,大气样品采集与保存,采样系统由采样头、样品收集器、流量计和采样动力四部分组成。,2023/3/19,44,空气中污染物浓度表示方法,1、污染物浓度表示方法单位体积质量浓度（mg/m3或g/m3）：对任何状态的污染物都适用。体积比浓度（mL/m3或L/m3；ppm或ppb）:仅适于气态或蒸汽态物质。2、气体体积换算 两种单位换算关系：把现场状态下的体积换算成标准状态下的体积:,大气样品采集与保存,2023/3/19,45,固体样品采集与保存,采样程序：确定批废物明确采样目
19、的及要求背景调查及现场踏勘采样方法确定份样量的确定份样数的确定采样点确定采样工具的确定制定安全及质量控制措施采样。,固体样品采集与保存,2023/3/19,46,采样方法：简单随机采样法：抽签法；随机数字表法 系统采样法 分层采样法 两段采样法 权威采样法份样量的确定：不同颗粒粒径的固态废物的一个分样所需采取的最小分样量份样数的确定,2023/3/19,47,采样点的确定 堆存、运输中的固态工业固体废物和大池（坑、塘）中的液体工业固体废物，可按对角线型、梅花型、棋盘型、蛇型等点分布确定采样点 粉末状，小颗粒的工业固体废物，可按垂直方向、一定深度的部位确定采样点 运输车及容器内的工业固体废物，可
20、按上部、中部及下部确定采样点。在车中，采样点应均匀分布在车厢的对角线上 废渣堆采样点的分布 根据采样方式确定采样点,2023/3/19,48,采样工具固体废物：尖头钢锹、钢锤、采样探子、采样钻、钢尖镐、采样铲、取样铲、具盖采样桶或内衬塑料的采样袋等。液态废物：采样勺、采样管、采样瓶、罐或搅拌器等 半固态废物按固态废物采样或液态废物采样规定样品的制备 样品风干粉碎筛分混合缩分 样品的运输与保存,2023/3/19,49,分析测试误差计算和结果表达,环境监测对数据质量的要求 代表性 完整性 准确性 精密性 可比性,误差 1、真值(1)理论真值(2)约定真值(3)相对真值 2、误差及其分类(l)系统
21、误差(2)随机误差(3)过失误差,分析测试误差计算和结果表达,x 测量误差x 测量结果x0 真值,2023/3/19,50,相同条件下对同一样品测定中的随机误差，均遵从正态分布。,系统误差的性质,当测量次数足够多时，偶然误差算术平均值趋于0。,单峰性 对称性 抵偿性,分析测试误差计算和结果表达,2023/3/19,51,误差的表示方法,绝对误差和相对误差 绝对误差：测定值与真值之差，即：绝对误差测定值真值 相对误差：指绝对误差与真值之比，常用百分数表示，即：,分析测试误差计算和结果表达,2023/3/19,52,准确度和精密度准确度 用一个特定的分析程序所获得的分析结果（单次测定值和重复测定值
22、的均值）与假定或公认的真值之间符合程度的量度。准确度反映分析方法或分析系统存在的系统误差和随机误差的总和，并决定其分析结果的可靠性。常用相对误差和绝对误差表示。评价准确度的方法：方法一定，多次分析标准物质，计算出准确度；加标回收实验法 注意：加标量与待测组分的浓度水平应相一致,分析测试误差计算和结果表达,2023/3/19,53,精密度 指一个特定的分析程序在受控条件下，重复分析均一样品所得到的测定值的一致程度，反映分析方法或分析系统所存在的随机误差的大小。表示方法：标准偏差 相对标准偏差,分析测试误差计算和结果表达,2023/3/19,54,监测数据的统计处理,偏差 个别测量值与多次测量均值
23、之偏离叫偏差,它分绝对偏差、相对偏差、平均偏差、相对平均偏差和标准偏差等。绝对偏差：测定值与均值之差 相对偏差：绝对偏差与均值之比 平均偏差：绝对偏差绝对值之和的平均值 相对平均偏差：平均偏差与均值之比 相对标准偏差：标准偏差在测定结果平均值中所占的百分数。极差：一组数据中最大值与最小值之差，表示误差的范围。,分析测试误差计算和结果表达,2023/3/19,55,误差的表示方法,（1）绝对偏差和相对偏差 绝对偏差：指某一测定（xi）与多次测量的平均值()之差，即：绝对偏差=测定值平均值 相对偏差：指绝对偏差与平均值之比，常用百分数表示，即：,分析测试误差计算和结果表达,2023/3/19,56
24、,（2）标准偏差和相对标准偏差标准偏差又称为均方根偏差，表达式如下：式中，s 标准偏差；xi 每次测定值，i=1，2，3，n；平均值；n 测定次数（5n20）。相对标准偏差也叫变异系数(CV)，即标准偏差在平均值中所占的百分数。,分析测试误差计算和结果表达,2023/3/19,57,总体、样本和平均数,1、总体和个体 研究对象的全体称为总体，其中一个单位叫个体。2、样本和样本容量 总体中的一部分叫样本，样本中含有个体的数目叫此样本的容量，记作 n。3、平均数 平均数代表一组变量的平均水平或集中趋势，样本观测中大多数测量值靠近平均数。(l)算术均数(2)几何均数（数据值间相差较大，呈指数关系）(
25、3)中位数（数据位次居中的数值）(4)众数（数据值出现次数最多的数据）,分析测试误差计算和结果表达,2023/3/19,58,监测数据的回归处理与相关分析,1.直线回归方程2.相关系数 r,r0时，c和A 正相关；r0时，c和A负相关；r0时，c和A不相关，即c和A无线性关系；r1时，两变量完全相关。当r1时，两变量完全正相关；当r1时，两变量完全负相关。,分析测试误差计算和结果表达,2023/3/19,59,监测结果表述,用算数均数 代表集中趋势；用算数均数和标准偏差表示测定结果的精密度。用 表示监测结果。,分析测试误差计算和结果表达,2023/3/19,60,环境监测的质量要求,质量保证定
26、义：对监测过程的全面质量管理或质量控制，确保分析数据的准确度和精密度。质量保证意义：对整个监测过程的全面监测，包括制订质量管理规划；根据需要和可能确定监测指标及数据的质量要求；规定相应的分析监测系统等。质量保证内容：采样、样品的预处理、贮存、运输、实验室供应，仪器设备的选择和校准，试剂、溶剂和基准物质的选用，统一测量方法，质量控制程序，数据的记录和整理、人员培训、实验室安全等各个环节。,质量控制方法,2023/3/19,61,环境监测质量控制方法,实验室内部分析质量控制 实验室分析人员对分析质量进行自我控制的过程。通过分析和应用某种质量控制图来控制分析质量。实验室之间分析质量控制 提高各实验室
27、的监测分析水平，增加各实验室之间测定结果的可比性；发现一些实验室内部不易核对的误差来源，如试剂纯度、仪器质量等方面的问题。,质量控制方法,实验室内部分析质量控制是保证实验室提供可靠分析结果的关键，也是保证实验室外部质量控制顺利进行的基础。,2023/3/19,62,实验室内质量控制,质量控制图通常由一条中心线和上、下控制限，上、下警告限及上、下辅助线组成。横坐标为样品序号（或日期），纵座标为统计值。,质量控制方法,2023/3/19,63,质量控制样品二种制备方法：模拟环境样品的基本组成和浓度，由同种纯物质加到纯水中配制而成；在一定量的环境样品中加入一定量的、与待测物质相同的纯物质混合均匀而成
28、。质量控制图类型：均数质控图：以 值绘于质量控制图上得中心线；对应置信概率95%或99.7%的2s或3s，分别绘制 为上、下控制限；为上、下警告限；再按 绘制上、下辅助线。,质量控制方法,2023/3/19,64,均数控制图 制作：测定质量控制样品，至少要20个数据，每个数据由一对平行样品的测定结果求得。这些数据不应在同一天内测得。,（平行样测定平均值）,质量控制方法,2023/3/19,65,均数质控图分析：超出控制限的数据予以剔除。剔除后数据总数少于20个时，需补充新的分析数据，重新计算各参数并绘质量控制图，如此反复进行，直至落在控制限内的数据20个为止。若 范围内 点数68%50%，不可
29、靠需重作图。若按测定顺序连续7点位于中心线的同一侧，则表示所得数据不是充分随机的，应该重作。质量控制图绘成后，应标明绘制该图的有关内容和条件，如测定项目、溶液浓度、分析方法、实验温度、控制指标、分析人员及绘制日期等。,质量控制方法,2023/3/19,66,实验室间质量控制,实验室间质量控制的目的是检查各实验室是否存在系统误差等问题，找出误差来源，以便及时校正、提高环境监测质量。,质量控制方法,特点：通常由某一系统的中心实验室、上级机关或权威单位提供标准样品（或密码样品）以进行实验室之间的评价和分析测量系统的现场评价等。,2023/3/19,67,环境分析与监测质量保证系统控制要点,质量控制方法,
